Der jüngste große Quasar-Fund bei ~12,8 Mrd. LJ mit einer geschätzten Masse von 12 Mrd. M☉ (siehe z. B. http://www.newscientist.com/article/mg22530104.000-ancient-black-hole-had-an-inexplicable- growth-spurt.html ) stellt aktuelle Hypothesen zur Bildung schwarzer Löcher in Frage. Wie der verlinkte Artikel erklärt, bezweifeln Wissenschaftler, dass der größte Teil der Materie in so kurzer Zeit in das Loch gelangen könnte, aufgrund der nach außen gerichteten Druckkraft der Strahlung, die durch das hineinfallende Material erzeugt wird.
Meine Frage ist vielmehr, ob es in so unmittelbarer Nähe eines BH genug Materie gab, dass es auf diese Größe anwachsen konnte? 900 Millionen Jahre nach dem Urknall habe ich das Gefühl, dass die benötigte Materie kaum genug Zeit hat, um auch nur das Volumen um den BH zu passieren, wo Akkretion stattfinden kann.
Es ist bedauerlich, dass der übliche schlechte Journalismus das Wachstum des Schwarzen Lochs als "unerklärlich" bezeichnet und dann weiter unten im Artikel auf einige mögliche Erklärungen verweist.
Das grundlegende Problem ist eine Wachstumszeitskala. Der Strahlungsdruck führt zu einer negativen Rückkopplung, so dass es ein "theoretisches" Maximum für die sphärische Akkretion gibt, das als Eddington-Grenze bezeichnet wird und auftritt, wenn der Quasar mit seiner Eddington-Helligkeit strahlt. Die kürzeste Wachstumszeitskala wird erreicht, wenn die Effizienz, mit der Masse in Leuchtkraft umgewandelt wird, gering ist; aber wenn es zu niedrig ist, würden wir den Quasar überhaupt nicht sehen. Das ist der Kern des Problems. Weitere Details finden Sie in dieser Antwort von Physics SE .
Die Sache ist die, dass es Mittel und Wege gibt, mit denen diese Grenze überschritten werden kann – zum Beispiel nicht kugelförmige Akkretion –, also gibt es viele Ideen, wie dies erreicht werden kann. Eine andere Möglichkeit ist, dass Sie mit einem schwarzen Loch beginnen, das anfangs ziemlich groß ist, vielleicht als Ergebnis einer Fusion. Oder der Quasar könnte in der Vergangenheit weniger effizient gewesen sein und ist jetzt effizienter, weshalb wir ihn sehen können.
Gibt es genug Materie? Nun ja, Galaxien haben Massen, die viel größer sein können als die Masse dieses Schwarzen Lochs. Sie sind selten, aber natürlich auch > 1 Milliarde Schwarze Löcher mit Sonnenmasse, und dies sind in der Regel die einzigen, die wir in Entfernungen von > 10 Milliarden Lichtjahren sehen können.
Eine Möglichkeit, die Machbarkeit zu beurteilen, wäre einfach zu fragen, wie ein Zeitrahmen für den freien Fall aussehen würde. Wenn Sie zu sagen haben in einer Sphäre mit einem Radius von 10 kpc (ich verwende nur typische Zahlen für eine große Galaxie), dann ist die durchschnittliche Dichte und hat eine Freifallzeit von 200 Millionen Jahren. Natürlich gibt es andere Probleme, wie das Abwerfen des Drehimpulses, aber es sieht so aus, als wäre diese Zeitskala kurz genug, damit die Schwerkraft ihre Arbeit tun kann (ohne Strahlungsdruck).
Die kurze Antwort auf Ihre Frage lautet natürlich: Ja, es muss genügend Zeit vorhanden sein, da dies nur das Neueste in einer Population solcher Objekte ist. Wir wissen, dass Quasare mit supermassiven Schwarzen Löchern innerhalb einer Milliarde Jahre nach dem Urknall entstanden sind.